Giáo trình thiết bị điện

Giáo trình thiết bị điện
Biên tập bởi:
lê thành bắc
Giáo trình thiết bị điện
Biên tập bởi:
lê thành bắc
Các tác giả:
lê thành bắc
Phiên bản trực tuyến:
/>MỤC LỤC
1. Thiết bị điện
2. Hồ quang điện
3. Tiếp súc điện
4. Phát nóng
5. Lực điện động
6. Cơ cấu điện từ
7. Nam châm điên
8. Rơ le
9. Cảm biến
10. Công tắc tơ
11. Các bộ ổn định điện
12. Máy ngắt điện cao áp
13. Thiết bị chống sét
14. Kháng điện
15. Biến áp đo lường
Tham gia đóng góp
1/241
Thiết bị điện
KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THIẾT BỊ ĐIỆN
Thiết bị̣ điện được đề cập ở đây là các loại thiết bị làm các nhiệm vụ: đóng cắt, điều
khiển, điều chỉnh, bảo vệ, chuyển đổi, khống chế và kiểm tra mọi sự hoạt động của hệ

thống lưới điện và các loại máy điện. Ngoài ra thiết bị̣ điện còn được sử dụng để kiểm
tra, điều chỉnh và biến đổi đo lường nhiều quá trình không điện khác.
Thiết bị̣ điện là một loại thiết bị đang được sử dụng rất phổ biến có mặt trong hầu hết các
lãnh vực sản xuất của nền kinh tế, từ các nhà máy điện, trạm biến áp, hệ thống truyền tải
điện, đến các máy phát và động cơ điện trong các xí nghiệp công nghiệp, nông nghiệp,
giao thông, và trong cả lãnh vực an ninh quốc phòng.
Thiết bị̣ điện sử dụng ở nước ta hiện nay được nhập từ rất nhiều nước, rất nhiều hãng
sản xuất khác nhau và đủ các thế hệ. Có cả các thiết bị đã có thời gian sử dụng 40 đến 50
năm, rất lạc hậu và các thiết bị rất hiện đại mới nhập. Chính vì vậy các quy cách không
thống nhất, gây khó khăn cho vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa. Do qúa nhiều chủng
loại thiết bị̣ điện với các tiêu chuẩn kĩ thuật rất khác nhau, nên trong sử dụng hiện nay
nhiều khi không sử dụng hết tính năng và công suất của thiết bị hoặc sử dụng không
đúng gây hư hỏng nhiều, làm thiệt hại không nhỏ cho nền kinh tế. Chính vì vậy việc
đào tạo và cập nhập nâng cao kiến thức về thiết bị điện đặc biệt là các thiết bị mới cho
các cán bộ kĩ thuật quản lí và vận hành thiết bị điện là một đòi hỏi rất cấp thiết. Giáo
trình này nhằm trang bị những lí luận cơ bản, để hiểu nguyên lí làm việc, đặc điểm cấu
tạo các loại thiết bị̣ điện thường dùng trong tự động truyền động, trong hệ thống điện và
trong các lĩnh vực điều khiển máy điện, nhằm giúp sinh viên các ngành năng lượng khi
ra trường có thể lựa chọn, vận hành, sửa chữa, cải tiến thiết bị̣ điện hoặc một số bộ phận
của thiết bị̣ điện, đặc biệt cung cấp những kiến thức làm cơ sở để tiếp cận các thiết bị
hiện đại.
Phân loại thiết bị điện
Để thuận lợi cho việc nghiên cứu, vận hành sử dụng và sửa chữa thiết bị̣ điện người ta
thường phân loại như sau:
a) Phân theo công dụng
+ Thiết bị̣ điện khống chế: dùng để đóng cắt, điều chỉnh tốc độ chiều quay của các máy
phát điện, động cơ điện (như cầu dao, áp tô mát, công tắc tơ, ).
2/241
+ Thiết bị̣ điện bảo vệ: làm nhiệm vụ bảo vệ các động cơ, máy phát điện, lưới điện khi
có quá tải, ngắn mạch, sụt áp, ( như rơle, cầu chì, máy cắt, ).

+ Thiết bị̣ điện tự động điều khiển từ xa: làm nhiệm vụ thu nhận phân tích và khống chế
sự hoạt động của các mạch điện như khởi động từ,
+ Thiết bị̣ điện hạn chế dòng ngắn mạch (như điện trở phụ, cuộn kháng, ).
+ Thiết bị̣ điện làm nhiệm vụ duy trì ổn định các tham số điện (như ổn áp, bộ tự động
điều chỉnh điện áp máy phát, )
+ Thiết bị̣ điện làm nhiệm vụ đo lường (như máy biến dòng điện, biến áp đo lường, ).
b) Phân theo tính chất dò̀ng điện
+ Thiết bị̣ điện dùng trong mạch một chiều.
+ Thiết bị̣ điện dùng trong mạch xoay chiều.
c) Phân theo nguyên lí làm việc
Thiết bị̣ điện loại điện từ, điện động, cảm ứng, có tiếp điểm, không có tiếp điểm,
d) Phân theo điều kiện làm việc
+ Loại làm việc vùng nhiệt đới khí hậu nóng ẩm, loại ở vùng ôn đới, có loại chống được
khí cháy nổ, loại chịu rung động,
e) Phân theo cấp điện áp có
+ Thiết bị̣ điện hạ áp có điện áp dưới 3kV.
+ Thiết bị̣ điện trung áp có điện áp từ 3kV đến 36 kV.
+ Thiết bị̣ điện cao áp có điện áp từ 36kV đến nhỏ hơn 400 kV.
+ Thiết bị̣ điện siêu cao áp có điện áp từ 400 kV trở lên.
Các yêu cầu cơ bản của thiết bị điện
- Phải đảm bảo sử dụng được lâu dài đúng tuổi thọ thiết kế khi làm việc với các thông
số kỹ thuật ở định mức.
3/241
- Thiết bị̣ điện phải đảm bảo ổn định lực điện động và ổn định nhiệt độ khi làm việc bình
thường, đặc biệt khi sự cố trong giới hạn cho phép của dòng điện và điện áp.
- Vật liệu cách điện chịu được quá áp cho phép.
- Thiết bị̣ điện phải đảm bảo làm việc tin cậy, chính xác an toàn, gọn nhẹ, dễ lắp ráp, dễ
kiểm tra, sửa chữa.
- Ngoài ra còn yêu cầu phải làm việc ổn định ở điều kiện khí hậu môi trường mà khi
thiết kế đã cho phép.

4/241
Hồ quang điện
ĐẠI CƯƠNG VỀ HỒ QUANG ĐIỆN
Khái niệm chung
Hồ quang điện thực sự có ích khi được sử dụng trong các lĩnh vực như hàn điện, luyện
thép, những lúc này hồ quang cần được duy trì cháy ổn định.
KAUAUThUKE[V]EKEthEAVùng KVùng thân Vùng Alhq[m]I Uhql50mm2000 2 4 6
8 10 12 50100150200Nhưng trong các thiết bị̣ điện như cầu chì, cầu dao, máy cắt, hồ
quang lại có hại cần phải nhanh chóng được loại trừ. Khi thiết bị̣ điện đóng, cắt (đặc biệt
là khi cắt) hồ quang phát sinh giữa các cặp tiếp điểm của thiết bị̣ điện khiến mạch điện
không được ngắt dứt khoát. Hồ quang cháy lâu sau khi thiết bị̣ điện đã đóng cắt sẽ làm
hư hại các tiếp điểm và bản thân thiết bị̣ điện. Trong trường hợp này để đảm bảo độ làm
việc tin cậy của thiết bị̣ điện yêu cầu phải tiến hành dập tắt hồ quang càng nhanh càng
tốt.
a)b)
B =
l
∫
0
(l − y)dy
√
(l − y)
2
+ a
2
tæång tæû âàût u=l - y;
du=-dy ⇒
khi y=0 → u = l
khi y=l → u=0
{

Hình 1-1: a) Hồ quang một chiều; b)̀ Đặc tính
Bản chất của hồ quang điện là hiện tượng phóng điện với mật độ dòng điện rất lớn (tới
khoảng 104 đến 105 A/cm2), có nhiệt độ rất cao (tới khoảng 5000 ¸ 60000C) và điện áp
rơi trên cực âm bé (chỉ khoảng 10 ¸20V) và thường kèm theo hiện tượng phát sáng. Sự
phân bố của điện áp và cường độ điện trường dọc theo chiều dài hồ quang được biểu
diễn trên hình 1-1a.
Dọc theo chiều dài hồ quang được chia làm ba vùng là: vùng xung quanh cực âm (cách
cực âm khoảng 10-4 đến 10-5cm) vùng này tuy điện áp nhỏ chỉ 8 đến 10V nhưng khoảng
cách cũng rất bé nên cường độ điện trường rất lớn cỡ 105 đến 106 V/cm. Còn vùng có
chiều dài gần hết hồ quang là vùng thân, vùng này có cường độ điện trường chỉ khoảng
5/241
10 đến 50 V/cm. Vùng còn lại còn được gọi là vùng cực dương có cường độ điện trường
lớn hơn vùng thân nhưng các yếu tố xảy ra ở đây theo các lí thuyết hiện đại thì ít ảnh
hưởng đến quá trình phát sinh và dập hồ quang nên không được đề cập.
Đặc tính u(i) của hồ quang một chiều có thể biểu điễn theo công thức Kapzow có dạng:
uhq = a+ bl +
c + dl
i
n
Với: a, b, c, d là các hằng số phụ thuộc vật liệu làm tiếp điểm và các yếu tố bên ngoài
(ví dụ tiếp điểm đồng có a= 30; b=17; c=41; d=33). Có n là số mũ, phụ thuộc vào nhiệt
độ vật liệu dương cực, theo thực nghiệm thường lấy n = 2,62.T.10-4, trong đó T là nhiệt
độ của vật liệu dương cực.
Đặc tính u(i) với l là chiều dài hồ quang có dạng hypécbôn như hình 1-1b.
Qúa trình phát sinh và dập tắt hồ quang
Quá trình phát sinh
Hồ quang điện phát sinh là do môi trường giữa các điện cực (hoặc giữa các cặp tiếp
điểm) bị ion hóa (xuất hiện các hạt dẫn điện). Ion hóa có thể xảy ra bằng các con đường
khác nhau dưới tác dụng của ánh sáng, nhiệt độ, điện trường mạnh, Trong thực tế quá
trình phát sinh hồ quang điện có những dạng ion hóa sau:

- Quá trình phát xạ điện tư ̉ nhiệt; Quá trình tự phát xạ điện tư.̉
- Quá trình ion hóa do va chạm.
- Quá trình ion hóa do nhiệt .
Sự phát xạ điện tử nhiệt
Điện cực và tiếp điểm chế tạo từ kim loại, mà trong cấu trúc kim loại luôn tồn tại các
điện tử tự do chuyển động về mọi hướng trong quỹ đạo của cấu trúc hạt nhân nguyên
tử. Khi tiếp điểm bắt đầu mở ra lực nén vào tiếp điểm giảm dần khiến điện trở tiếp xúc
tăng lên chỗ tiếp xúc dòng điện bị thắt lại mật độ dòng tăng rất lớn làm nóng các điện
cực (nhất là ở cực âm nhiều e). Bị đốt nóng, động năng của các điện tử tăng nhanh đến
khi công nhận được lớn hơn công thoát liên kết hạt nhân thì điện tử sẽ thoát ra khỏi bề
mặt cực âm trở thành điện tử tự do. Quá trình này được gọi là phát xạ điện tử nhiệt.
6/241
Sự tự phát xạ điện tử
Khi tiếp điểm hay điện cực vừa mở ra lúc đầu khoảng cách còn rất bé dưới tác dụng của
điện áp nguồn ngoài thì cường độ điện trường rất lớn, nhất là vùng cực âm có khoảng
cách nhỏ có thể tới hàng triệu V/ cm. Với cường độ điện trường lớn ở cực âm một số
điện tử có liên kết yếu với hạt nhân trong cấu trúc sẽ bị kéo bật ra khỏi bề mặt ca tốt trở
thành các điện tử tự do, hiện tượng này gọi là tự phát xạ điện tử. Khi có điện tử tự phát
xạ và phát xạ điện tử nhiệt năng lượng được giải phóng rất lớn làm nhiệt độ khu vực hồ
quang tăng cao và phát sáng, đặc biệt khi cắt mạch ở điện áp cao và có dòng tải lớn thì
hồ quang cháy và phát sáng rất mãnh liệt.
Ion hóa do va chạm
Sau khi tiếp điểm mở ra, dưới tác dụng của nhiệt độ cao hoặc của điện trường lớn (mà
thông thường là cả hai) thì các điện tử tự do sẽ phát sinh chuyển động từ cực dương sang
cực âm. Do điện trường rất lớn nên các điện tử chuyển động với tốc độ rất cao. Trên
đường đi các điện tử này bắn phá các nguyên tử và phân tử khí sẽ làm bật ra các điện
tử và các ion dương. Các phần tử mang điện này lại tiếp tục tham gia chuyển động và
bắn phá tiếp làm xuất hiện các phần tử mang điện khác. Do vậy mà số lượng các phần
tử mang điện tăng lên không ngừng, làm mật độ điện tích trong khoảng không gian giữa
các tiếp điểm rất lớn, đó là quá trình ion hóa do va chạm.

Ion hóa do nhiệt
Do có các quá trình phát xạ điện tử và ion hóa do va chạm, một lượng lớn năng lượng
được giải phóng làm nhiệt độ vùng hồ quang tăng cao và thường kèm theo hiện tượng
phát sáng. Nhiệt độ khí càng tăng thì tốc độ chuyển động của các phần tử khí càng tăng
và số lần va chạm do đó cũng càng tăng lên. Khi tham gia chuyển động cũng có một
số phần tử gặp nhau sẽ kết hợp lại phân li thành các nguyên tử. Các nguyên tử khuếch
tán vào môi trường xung quanh, gặp nhiệt độ thấp sẽ kết hợp lại thành phân tử, hiện
tượng này gọi là hiện tượng phân li (phản ứng phân li thu nhiệt làm giảm nhiệt độ của
hồ quang, tạo điều kiện cho khử ion). Còn lượng các ion hóa tăng lên do va chạm khi
nhiệt độ tăng thì gọi đó là lượng ion hóa do nhiệt. Nhiệt độ để có hiện tượng ion hóa do
nhiệt cao hơn nhiều so với nhiệt độ có hiện tượng phân li. Ví dụ không khí có nhiệt độ
phân li khoảng 40000K còn nhiệt độ ion hóa khoảng 80000K.
Tóm lại, hồ quang điện phát sinh là do tác dụng của nhiệt độ cao và cường độ điện
trường lớn sinh ra hiện tượng phát xạ điện tử nhiệt và tự phát xạ điện tử và tiếp theo là
quá trình ion hóa do va chạm và ion hóa do nhiệt. Khi cường độ điện trường càng tăng
(khi tăng điện áp nguồn), nhiệt độ càng cao và mật độ dòng càng lớn thì hồ quang cháy
càng mãnh liệt. Quá trình có thoát năng lượng hạt nhân nên thường kèm theo hiện tượng
phát sáng chói lòa. Nếu tăng áp lực lên môi trường hồ quang thì sẽ giảm được tốc độ
chuyển động của các phần tử và do vậy hiện tượng ion hóa sẽ giảm.
7/241
Quá trình hồ quang tắt
Hồ quang điện sẽ bị dập tắt khi môi trường giữa các điện cực không còn dẫn điện hay
nói cách khác hồ quang điện sẽ tắt khi có quá trình phản ion hóa xảy ra mạnh hơn quá
trình ion hóa. Ngoài quá trình phân li đã nói trên, song song với quá trình ion hóa còn
có các quá trình phản ion gồm hai hiện tượng sau:
Hiện tượng tái hợp
Trong quá trình chuyển động các hạt mang điện là ion dương và điện tử gặp được các
hạt tích điện khác dấu là điện tử hoặc ion dương để trở thành các hạt trung hòa (hoặc ít
dương hơn). Trong lí thuyết đã chứng minh tốc độ tái hợp tỉ lệ nghịch với bình phương
đường kính hồ quang, và nếu cho hồ quang tiếp xúc với điện môi hiện tượng tái hợp sẽ

tăng lên. Nhiệt độ hồ quang càng thấp tốc độ tái hợp càng tăng.
Hiện tượng khuếch tán
Hiện tượng các hạt tích điện di chuyển từ vùng có mật độ điện tích cao(vùng hồ quang)
ra vùng xung quanh có mật độ điện tích thấp là hiện tượng khuếch tán. Các điện tử và
ion dương khuếch tán dọc theo thân hồ quang, điện tử khuếch tán nhanh hơn ion dương.
Quá trình khuếch tán đặc trưng bằng tốc độ khuếch tán. Sự khuếch tán càng nhanh hồ
quang càng nhanh bị tắt. Để tăng quá trình khuếch tán người ta thường tìm cách kéo dài
ngọn lửa hồ quang.
1.2. HỒ QUANG ĐIỆN MỘT CHIỀU
1. Khái niệm chung
Chúng ta khảo sát ở đây một quá trình xuất hiện hồ quang giữa hai điện cực trong một
mạch điện một chiều như hình 1-2.
Gọi điện áp nguồn là U0 ,điện trở mạch là R, điện cảm mạch là L và rhq đặc trưng cho
điện trở hồ quang với điện áp trên hồ quang là uhq. Theo định luật Kiếc khốp II, ta có
phương trình cân bằng điện áp trong mạch khi mở tiếp điểm và hồ quang bắt đầu cháy
như sau:
U0 = i.R + uhq + L
di
dt
(1.1)
Khi hồ quang cháy ổn định thì dòng điện không đổi i=I và có
di
dt
= 0 phương trình cân
bằng áp sẽ là : U0 = uR+ uhq = I.R+ I.rhq (1.2)
8/241
Các thành phần điện áp trong phương trình (1.1) được thể hiện trên hình 1-2. Với: đường
1-là điện áp nguồn; đường 2- là điện áp rơi trên điện trở R và đường 3- là đặc tính u(i)
của hồ quang.
Theo đồ thị các đường đặc tính 2 và 3 giao nhau ở hai điểm A và B. Tại A và B phương

trình (1.2) được thỏa mãn, các điểm A, B được gọi là hai điểm cháy của hồ quang .
-Xét tại B: Hồ quang đang cháy nếu vì một lí do nào đó làm dòng điện i tăng lớn hơn IB
thì theo đồ thị ta nhận thấy sức điện động tự cảm trên L là L
di
dt
< 0 (ngược chiều dòng
tăng) sẽ làm dòng điện i giảm xuống lại IB. Còn ngược lại nếu i giảm nhỏ hơn IB thì L
di
dt
> 0 sẽ làm i tăng trở lại giá trị IB, do vậy điểm B được gọi là điểm hồ quang cháy ổn
định.
-Nếu cũng tương tự ta xét tại điểm A, khi hồ quang đang cháy ổn định với i= IA nếu vì
một lí do nào đó i giảm nhỏ hơn IA thì L
di
dt
< 0 nên dòng tiếp tục giảm đến 0 và hồ quang
tắt. Còn nếu i tăng lớn hơn IA thì trên đặc tính ta thấy L
di
dt
> 0 nên dòng tiếp tục tăng đến
IB và hồ quang cháy ổn định tại điểm B, vậy điểm A gọi là điểm hồ quang cháy không
ổn định.
2. Điều kiện để dập tắt hồ quang điện một chiều
I[A]U[V]U0123URUhqLdi/dt>0Ldi/dt< 0Ldi/dt< 0I[A]U [V]?3c)a)+-UoRrhqLIb)Hình
1-2: Đặc tính hồ quang một chiều và điều kiện tắtĐể có thể dập tắt được hồ quang điện
một chiều cần loại bỏ được điểm hồ quang cháy ổn định (điểm B). Trên đặc tính ta nhận
thấy sẽ không có điểm cháy ổn định khi đường đặc tính 3(điện áp trên hồ quang) cao
hơn đường đặc tính 2 (là đặc tính điện áp rơi trên điện trở R) như hình 1-2b (tức là hồ
quang sẽ tắt khi Uhq> U0- UR). Để nâng cao đường đặc tính 3 thường thực hiện hai
biện pháp là tăng độ dài hồ quang(tăng l) và giảm nhiệt độ vùng hồ quang xuống, đặc

tính như hình 1-3.
T1T2<T1U [V]b)I[A]U [V]L1L2>L1a)I[A]Hình 1-3: Đặc tính khi kéo dài và giảm nhiệt
độ̣ hồ quang
3. Quá điện áp trong mạch điện một chiều
Khi cắt mạch điện một chiều thường xảy ra quá điện áp, khi ở mạch có điện cảm lớn nếu
tốc độ cắt càng nhanh thì quá điện áp càng lớn.
Nếu tại thời điểm cắt có I= 0 thì : U0 = L
di
dt
+ uhq , hay ta có:
uhq - U0 = - L
di
dt
= ΔU (1.3)
9/241
DUlà trị số quá điện áp xoay chiều. Trong mạch một chiều làm việc với công suất lớn lại
có nhiều vòng dây khi dập hồ quang điện quá điện áp sẽ xảy ra rất lớn có thể gây đánh
thủng cách điện và hư hỏng thiết bị. Để hạn chế hiện tượng quá điện áp người ta thường
dùng thêm một mạch điện phụ mắc song song với phụ tải. Mạch này có thể là điện trở,
điện trở và tụ nối tiếp hoặc một chỉnh lưu mắc ngược.
• i(t )12UchUtU[V]?ta)UIUchUtb)Hình 1-4: Đặc tính của hồ quang xoay
chiềuHỒ QUANG ĐIỆN XOAY CHIỀU
1. Khái niệm chung
Đặc điểm của mạch xoay chiều là trong một chu kì biến thiên dòng điện có hai lần qua
trị số i= 0. Khi có hồ quang thì tại thời điểm khi i= 0 quá trình phản ion hóa xảy ra mạnh
hơn quá trình ion hóa. Khi i= 0 hồ quang không dẫn điện và đây là thời điểm tốt để dập
tắt hồ quang điện xoay chiều.
Khi hồ quang điện xoay chiều đang cháy ta đưa dòng điện và điện áp của hồ quang vào
dao động kí ta sẽ được dạng sóng của dòng điện và điện áp hồ quang như hình 1-4.
Dòng điện có dạng sóng gần giống sóng hình sin còn điện áp thì trong một nửa chu kì

có hai đỉnh nhọn tương ứng với hai giá trị điện áp cháy ( Uch) và điện áp tắt (Ut) của
hồ quang điện. Từ dạng sóng thu được trên màn hình dao động kí ta xây dựng được đặc
tính Vôn -Am pe (V-A) của hồ quang điện xoay chiều như hình 1-4.
Ta nhận thấy ở thời điểm dòng điện qua trị số 0 nếu điện áp nguồn nhỏ hơn trị số điện
áp cháy (Uch) thì hồ quang sẽ tắt. Do vậy quá trình dập hồ quang điện xoay chiều phụ
thuộc rất nhiều vào tính chất của phụ tải.
Ta nhận thấy trong mạch có phụ tải điện trở thuần dễ dập hồ quang hơn trong mạch có
tải điện cảm, bởi ở mạch thuần trở khi dòng điện qua trị số không (thời gian i=0 thực
tế kéo dài khoảng 0,1 ms) thì điện áp nguồn cũng bằng không (trùng pha), còn ở mạch
thuần cảm khi dòng bằng không thì điện áp nguồn đang có giá trị cực đại (điện áp vượt
trước dòng điện một góc 900).
2. Dập tắt hồ quang điện xoay chiều
Hồ quang điện xoay chiều khi dòng điện qua trị số 0 thì không được cung cấp năng
lượng. Môi trường hồ quang mất dần tính dẫn điện và trở thành cách điện. Nếu độ cách
điện này đủ lớn và điện áp nguồn không đủ duy trì phóng điện lại thì hồ quang sẽ tắt
hẳn. Để đánh giá mức độ cách điện của điện môi vùng hồ quang là lớn hay bé người ta
dùng khái niệm điện áp chọc thủng. Điện áp chọc thủng ( Uch.t ) càng lớn thì mức độ
cách điện của điện môi càng cao.
10/241
Quá trình dập tắt hồ quang điện xoay chiều không những tùy thuộc vào tương quan giữa
độ lớn của điện áp chọc thủng với độ lớn của điện áp hồ quang mà còn phụ thuộc tương
quan giữa tốc độ tăng của chúng. Nếu tốc độ tăng điện áp chọc thủng lớn hơn tốc độ
phục hồi điện áp nguồn (hình 1-5: đường 1 và đường 2 không giao nhau ở điểm nào) thì
hồ quang sẽ tắt hoàn toàn. Trong các thiết bị điện khi tiếp điểm mở ra khoảng cách tăng
dần làm cách điện điện môi tăng dần (đường 1), nửa chu kì sau càng dốc hơn nửa chu kì
trước.
I[A]U[V]12150?250VHình 1-5: Điều kiện tắt hồ quang xoay chiều Ngược lại, tốc độ
phục hồi điện áp mà nhanh hơn tốc độ tăng của điện áp chọc thủng ( làm đường 1 và
đường 2 giao nhau) thì hồ quang sẽ cháy lại.
Tóm lại : để dập tắt hồ quang điện xoay chiều hoàn toàn thì ta phải làm sao để độ tăng

điện áp chọc thủng (đường 1) vượt cao hơn đỉnh của đường biểu diễn điện áp phục hồi
hồ quang (đường 2). Khi điện áp nguồn là1000V thì trong lúc dòng điện qua trị số 0
sau khoảng 0,1 ms mức độ cách điện khu vực này đạt đến giá trị xuyên thủng tức thời
khoảng 150 đến 250V.
1.4. QUÁ TRÌNH PHỤC HỒI ĐIỆN ÁP CỦA HỒ QUANG ĐIỆN
1. Khái niệm
Giá trị tức thời của điện áp nguồn xuất hiện giữa các tiếp điểm sau khi đã ngắt mạch
trong quá trình quá độ được gọi là điện áp phục hồi.
a) Trong mạch điện một chiều
Tùy thuộc tính chất của tải là điện trở, điện cảm hay điện dung mà điện áp phục hồi cũng
khác nhau. Thực tế tồn tại điện dung giữa các dây dẫn khác nhau, dây dẫn với đất hay
giữa các bối dây với nhau. Trong mạch khi có cả R, L, C thì điện áp phục hồi tùy theo
giá trị điện trở R mà có thể dao động tuần hoàn hay không. Khi mạch R, L, C mà có mắc
thêm tụ điện song song với hồ quang thì trước khi dòng điện triệt tiêu tụ đã được nạp và
phóng điện trở lại, điện áp phục hồi sẽ dao động tuần hoàn khi R nhỏ.
Nhưng nếu trị số điện trở R lớn sẽ không thể có dao động tuần hoàn được.
b) Trong mạch điện xoay chiều
Nếu hồ quang được dập tắt vĩnh viễn thì quá trình phục hồi điện áp có dạng biến thiên
với tần số nhỏ dần về bằng 0. Nếu hồ quang xuất hiện lại thì quá trình phục hồi bị ngắt
và điện áp giảm nhanh từ giá trị Uch đến giá trị bé nhất ứng với điện áp rơi trên hồ
quang.
11/241
Nếu mạch điện có điện trở đủ lớn thì điện áp phục hồi trên tiếp điểm khi có hồ quang sẽ
không còn xuất hiện lại (có dạng không tuần hoàn). Ở mạch điện xoay chiều thì tần số
điện áp nguồn fnguồn thông thường rất thấp so với tần số dao động riêng của mạch có
L và C.
f
nguŠšn
<<
1

2Õ.
√
L.C
= (100¸10.000)[Hz]
(1.4)
Giá trị bé nhất phù hợp với lưới có điện áp cao. Quá trình phục hồi điện áp xảy ra ở hai
trường hợp giới hạn sau :
+ Ngắt mạch cảm ứng lớn ( ϕ ≈ 90
0
) thường xảy ra khi ngắn mạch.
+ Ngắt mạch thuần điện trở ( ϕ ≈ 0
0
).
Trên hình 1-6a biểu diễn trường hợp phụ tải thuần điện cảm ( ϕ ≈ 90
0
) điện áp phục hồi
không tuần hoàn, kết quả là : U
ph max
≤ E
max
. Hình 1-6b điện áp phục hồi dao động (tuần
hoàn) và trên thực tế U
ph max
≤ 2.E
max
. Trên hình 1-6c là trường hợp phụ tải điện trở (
ϕ ≈ 0
0
), khi đó dòng điện và sức điện động nguồn e(t) trùng pha nhau, chúng đồng thời
qua giá trị 0, điện áp phục hồi sẽ bằng 0.

Kết quả là mạch thuần điện trở, hồ quang dễ bị dập tắt vĩnh viễn hơn là mạch điện cảm.
Từ đó giải thích khi thử nghiệm thiết bị điện đóng mở mạch dòng xoay chiều cần phải
thực hiện trong mạch có hệ số công suất cosϕ thấp (cosϕ ≤ 0.2).
e(t)i(t)ut?tUphmEm?=90?Le(t)i(t)ut?tUm=2EmEm?=90?LUphm?=0?e(t)i(t)ut?tRe(t)i(t)ut?tCi=0?=90?d)c)b)a)Hình
1-6: Các đường đặc tính điện áp phục hồi sau khi cắt mạch trong cáctrường hợp: a,b) phụ
tải điện cảm, c)phụ tải điện trở , d)phụ tải dung Trên hình 1-6d biểu diễn điện áp phục
hồi khi ngắt mạch đường dây không tải.
2. Năng lượng hồ quang
a) Dòng một chiều
Đặc tính dập tắt hồ quang phụ thuộc vào năng lượng hồ quang. Năng lượng hồ quang
dòng một chiều tính theo :
W
hq
=L
I
2
2
+
t
∫
0
(U − R.i).i.dt
(1.5)
Từ phương trình thấy rằng toàn bộ năng lượng
L.I
2
2
đã tích lũy trong mạch trước lúc ngắt
cộng với năng lượng nguồn sau khi đã bớt phần năng lượng tổn hao trên điện trở R nằm
trong mạch chính là năng lượng hồ quang (Whq).

12/241
Do võy mach mụt chiờu, iờn cam cua mach cang ln thi nng lng hụ quang se cang
ln, khi o hụ quang se kho dõp tt.
b) Dong iờn xoay chiờu
Hụ quang xoay chiờu dõp tt luc i = 0, do o nng lng iờn t xem nh bng 0 va ta
co :
W
hq
=
t=
n.


0
(u-R.i)i.dt. (1.6)
Vi n la sụ lng ban chu ki trong khoang thi gian chay cua hụ quang. Kờt qua la
dong xoay chiờu thi nng lng hụ quang la nng lng nguụn tr bt i phõn tụn hao
tac dung. Khac vi dong mụt chiờu toan bụ nng lng c a tr vờ nguụn. Nờu
dong iờn c ngt trc luc i qua tri sụ 0 thi mụt phõn cua nng lng t se khụng
a vờ nguụn ma cung cõp cho hụ quang. Do o ng trờn quan iờm nng lng ma
xet thi ngt mach dong xoay chiờu dờ dang hn ngt mach dong mụt chiờu cung mụt
cụng suõt.
ụng thi ta con thõy muụn giam nng lng hụ quang (mụt chiờu va xoay chiờu) thi
phai cõn giam thi gian ụt chay cua hụ quang.
3. Cụng thc qui c vờ cụng suõt ngt
ờ c trng cho kha nng ngt ln nhõt cua thiờt bi ong m mach, ngi ta a vao
khai niờm cụng suõt ngt (Sngt) c xac inh theo qui c theo cụng thc sau :
S
ngừt
= C.I

ngừt õm
(MVA) (1.7)
Trongo: C=m.Um=3.Umfa=

3.U
õmdỏy
:õỷc trổng cho ba pha.
U
õmfa
laỡ õióỷn aùp õởnh mổùc pha(giaù trở hióỷu duỷng).
U
õmdỏy
laỡ õióỷn aùp õởnh mổùc dỏy(giaù trở hióỷu duỷng).
I
ngừt õm
laỡ giaù trở hióỷu duỷng doỡng õióỷn ngừt õởnh mổùc cuớa thióỳt bở õoùng mồớ maỷch,[kA].
Ingtm la dong iờn ln nhõt ng vi luc õu tiờn cac tiờp iờm ri xa nhau iờn ap
inh mc cua thiờt bi ong m mach.
Trong cac cụng thc trờn xet tri sụ cua cac thụng sụ c ban ờ khi ngt gia tri o thiờt
bi iờn khụng bi xay ra h hong.
1.5. BIấN PHAP VA TRANG BI DP Hễ QUANG TRONG THIấT BI IấN
13/241
1. Các biện pháp và trang bị để dập hồ quang trong thiết bị điện cần phải đảm bảo yêu
cầu
-Trong thời gian ngắn phải dập tắt được hồ quang, hạn chế phạm vi cháy hồ quang là
nhỏ nhất.
-Tốc độ đóng mở tiếp điểm phải lớn.
-Năng lượng hồ quang sinh ra phải bé, điện trở hồ quang phải tăng nhanh.
-Tránh hiện tượng quá điện áp khi dập hồ quang.
2. Các nguyên tắc cơ bản để dập hồ quang điện

-Kéo dài ngọn lửa hồ quang.
-Dùng năng lượng hồ quang sinh ra để tự dập.
-Dùng năng lượng nguồn ngoài để dập.
-Chia hồ quang thành nhiều phần ngắn để dập.
-Mắc thêm điện trở song song để dập.
3. Trong thiết bị điện hạ áp thường dùng các biện pháp và trang bị sau
1. Kéo dài hồ quang điện bằng cơ khí
Đây là biện pháp đơn giản thường dùng ở cầu dao công suất nhỏ hoặc ở rơle. Kéo dài hồ
quang làm cho đường kính hồ quang giảm, điện trở hồ quang sẽ tăng dẫn đến tăng quá
trình phản ion để dập hồ quang. Tuy nhiên biện pháp này chỉ thường được dùng ở mạng
hạ áp có điện áp nhỏ hơn hoặc bằng 220V và dòng điện tới 150 A.
b) Dùng cuộn dây thổi từ kết hợp buồng dập hồ quang
Người ta dùng một cuộn dây mắc nối tiếp với tiếp điểm chính tạo ra một từ trường tác
dụng lên hồ quang để sinh ra một lực điện từ kéo dài hồ quang. Thông thường biện pháp
này kết hợp với trang bị thêm buồng dập bằng amiăng. Lực điện từ của cuộn thổi từ sẽ
thổi hồ quang vào tiếp giáp amiăng làm tăng quá trình phản ion.
c) Dùng buồng dập hồ quang có khe hở quanh co
Buồng được dùng bằng amiăng có hai nửa lồi lõm và ghép lại hợp thành những khe hở
quanh co (khi đường kính hồ quang lớn hơn bề rộng khe thì gọi là khe hẹp).
14/241
Khi cắt tiếp điểm lực điện động sinh ra sẽ đẩy hồ quang vào khe quanh co sẽ làm kéo
dài và giảm nhiệt độ hồ quang.
d) Phân chia hồ quang ra làm nhiều đoạn ngắn
Trong buồng hồ quang ở phía trên người ta người ta đặt thêm nhiều tấm thép non. Khi
hồ quang xuất hiện, do lực điện động hồ quang bị đẩy vào giữa các tấm thép và bị chia
ra làm nhiều đoạn ngắn. Loại này thường được dùng ở lưới một chiều dưới 220 V và
xoay chiều dưới 500 V.
e) Tăng tốc độ chuyển động của tiếp điểm động
Người ta bố trí các lá dao động, có một lá chính và một lá phụ (thường là ở cầu dao) hai
lá này nối với nhau bằng một lò xo, lá dao phụ cắt nhanh do lò xo đàn hồi(lò xo sẽ làm

tăng tốc độ cắt dao phụ) khi kéo dao chính ra trước .
f) Kết cấu tiếp điểm kiểu bắc cầu
Một điểm cắt được chia ra làm hai tiếp điểm song song nhau, khi cắt mạch hồ quang
được phân chia làm hai đoạn và đồng thời do lực điện động ngọn lửa hồ quang sẽ bị kéo
dài ra làm tăng hiệu quả dập.
4. Các biện pháp và trang bị dập hồ quang ở thiết bị điện trung và cao áp
a) Dập hồ quang trong dầu biến áp kết hợp phân chia hồ quang
Ở các máy cắt trung áp các tiếp điểm cắt được ngâm trong dầu biến áp, khi cắt hồ quang
xuất hiện sẽ đốt cháy dầu sinh ra hỗn hợp khí (chủ yếu là H) làm tăng áp suất vùng hồ
quang, đồng thời giảm nhiệt độ hồ quang. Các máy cắt điện áp cao mỗi pha thường được
phân ra làm nhiều chỗ ngắt.
b) Dập hồ quang bằng khí nén
Dùng khí nén trong bình có sẵn hoặc hệ thống ống dẫn khí nén để khi hồ quang xuất
hiện (tiếp điểm khi mở) sẽ làm mở van của bình khí nén, khí nén sẽ thổi dọc hoặc ngang
thân hồ quang làm giảm nhiệt độ và kéo dài hồ quang.
c) Dập hồ quang bằng cách dùng vật liệu tự sinh khí
Thường dùng trong cầu chì trung áp, khi hồ quang xuất hiện sẽ đốt cháy một phần vật
liệu sinh khí(như thủy tinh hữu cơ, ) sinh ra hỗn hợp khí làm tăng áp suất vùng hồ
quang.
d) Dập hồ quang trong chân không
15/241
Người ta đặt tiếp điểm cắt trong môi trường áp suất chỉ khoảng 10-6 đến 10-8 N/ cm2.
Ở môi trường này thì độ bền điện cao hơn rất nhiều độ bền điện của không khí nên hồ
quang nhanh chóng bị dập tắt.
e) Dập hồ quang trong khí áp suất cao
Khí được nén ở áp suất tới khoảng 200 N/cm2 hoặc cao hơn sẽ tăng độ bền điện gấp
nhiều lần không khí. Trong các máy cắt điện áp cao và siêu cao áp hiện nay thường sử
dụng khí SF6 được nén trong các bình khí nén để dập hồ quang. Hồ quang dập trong
môi trường SF6 rất đảm bảo(bởi vì ngay cả ở điều kiện áp suất thường hồ quang cũng
đã tắt nhanh trong môi trường khí SF6).

Hình 1-7: Các biện pháp nhân tạo dập tắt hồ quang thường dùng
1. a) chia hồ quang thành nhiều đoạn; b) dập hồ quang trong khe hẹp buồng dập;
c,d) di chuyển hồ quang trong từ trường; e) dập hồ quang trong dầu
16/241
Tiếp súc điện
ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN
Khái niệm
Chỗ tiếp giáp giữa hai vật dẫn điện để cho dòng điện chạy từ vật dẫn này sang vật dẫn
kia gọi là tiếp xúc điện. Bề mặt chỗ tiếp giáp của các vật dẫn điện gọi là bề mặt tiếp xúc
điện.
Tiếp xúc điện chia ra làm ba dạng chính:
-Tiếp xúc cố định: là hai vật dẫn tiếp xúc liên kết chặt cứng bằng bulông, đinh vít, đinh
rivê,
-Tiếp xúc đóng mở: là tiếp xúc mà có thể làm cho dòng điện chạy hoặc ngừng chạy từ
vật này sang vật khác (như các tiếp điểm trong thiết bị đóng cắt).
-Tiếp xúc trượt: là vật dẫn điện này có thể trượt trên bề mặt của vật dẫn điện kia (ví dụ
như chổi than trượt trên vành góp máy điện).
Tiếp xúc đóng mở và tiếp xúc trượt đều có hai phần, phần động (gọi là tiếp điểm động)
và phần tĩnh (gọi là tiếp điểm tĩnh).
Ba dạng tiếp xúc trên đều có thể tiến hành tiếp xúc dưới ba hình thức:
-Tiếp xúc điểm: là hai vật tiếp xúc với nhau chỉ ở một điểm hoặc trên bề mặt diện tích
với đường kính rất nhỏ (như tiếp xúc hai hình cầu với nhau, hình cầu với mặt phẳng,
hình nón với mặt phẳng, )
-Tiếp xúc đường: là hai vật dẫn tiếp xúc với nhau theo một đường thẳng hoặc trên bề
mặt rất hẹp (như tiếp xúc hình trụ với mặt phẳng, hình trụ với trụ, )
-Tiếp xúc mặt: là hai vật dẫn điện tiếp xúc với nhau trên bề mặt rộng(ví dụ tiếp xúc mặt
phẳng với mặt phẳng, ).
Các yêu cầu đối với tiếp xúc điện tùy thuộc ở công dụng, điều kiện làm việc, tuổi thọ
yêu cầu của thiết bị và các yếu tố khác. Một yếu tố chủ yếu ảnh hưởng tới độ tin cậy làm
việc và nhiệt độ phát nóng của tiếp xúc điện là điện trở tiếp xúc Rtx.

17/241
Điện trở tiếp xúc
Xét khi đặt hai vật dẫn tiếp xúc nhau(hình 2-1) , ta sẽ có diện tích bề mặt tiếp xúc :
Sbk= a . l.
Nhưng trên thực tế diện tích bề mặt tiếp xúc thực nhỏ hơn nhiều a.l vì giữa hai bề mặt
tiếp xúc dù gia công thế nào thì vẫn có độ nhấp nhô, khi cho tiếp xúc hai vật với nhau thì
chỉ có một số điểm trên tiếp giáp tiếp xúc. Do đó diện tích tiếp xúc thực nhỏ hơn nhiều
diện tích tiếp xúc biểu kiến Sbk= a.l.
Diện tích tiếp xúc còn phụ thuộc vào lực ép lên trên tiếp điểm và vật liệu làm tiếp điểm,
lực ép càng lớn thì diện tích tiếp xúc càng lớn.
Diện tích tiếp xúc thực ở một điểm(như mặt cầu tiếp xúc với mặt phẳng) xác định bởi:
S =
F
δ
d
(2.1) Trong đó:
F là lực ép vào tiếp điểm [kg].
d
d
là ứng suất chống dập nát của vật liệu làm tiếp điểm [kg/cm2].
Bảng 2.1: Ứng suất chống dập nát của một số kim loại thông dụng
Kim loại
Ứng suất d
d
[N/cm2]
Kim loại
Ứng suất d
d
[N/cm2]
bạc 30.400 đồng cứng (hợp kim) 51.000

đồng mềm 38.200 nhôm 88.300
Nếu tiếp xúc ở n điểm thì diện tích sẽ lớn lên n lần so với biểu thức (2.1).
18/241
Dòng điện chạy từ vật này sang vật khác chỉ qua những điểm tiếp xúc, như vậy dòng
điện ở các chỗ tiếp xúc đó sẽ bị thắt hẹp lại, dẫn tới điện trở ở những chỗ này tăng lên.
Điện trở tiếp xúc của tiếp điểm kiểu bất kì tính theo công thức:
Rtx =
K
F
m
[ ] ( 2.2)
K: hệ số phụ thuộc vật liệu và tình trạng bề mặt tiếp điểm ( theo bảng tra).
m: hệ số phụ thuộc số điểm tiếp xúc và kiểu tiếp xúc với:
+Tiếp xúc mặt m = 1
+Tiếp xúc đường m = 0,7
+Tiếp xúc điểm m = 0,5
Bảng 2.2: Tra trị số K trong công thức (2.2)
Kim loại tiếp xúc Trị số K [ Ω .N] Kim loại tiếp xúc Trị số K [ Ω .N]
đồng – đồng ( 0,08 đến 0,14).10-2 sắt - đồ̀ng ( 3,1).10-2
bạc – bạc ( 0,06)10-2 nhôm - đồng ( 0,38).10-2
nhôm - nhôm ( 0,127).10-2
Ngoài công thức (2.2) là công thức kinh nghiệm, người ta còn dùng phương pháp giải
tích để dẫn giải rút ra công thức tính điện trở tiếp xúc điểm:
Do vậy rõ ràng điện trở tiếp xúc của tiếp điểm ảnh hưởng đến chất lượng của thiết bị
điện, điện trở tiếp xúc lớn làm cho tiếp điểm phát nóng. Nếu phát nóng quá mức cho
phép thì tiếp điểm sẽ bị nóng chảy, thậm chí bị hàn dính. Trong các tiếp điểm thiết bị
19/241
điện mong muốn điện trở tiếp xúc có giá trị càng nhỏ càng tốt, nhưng do thực tế có nhiều
yếu tố ảnh hưởng đến Rtx nên không thể giảm Rtx cực nhỏ được như mong muốn.
Các yếu tố ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc (Rtx)

Điện trở tiếp xúc bị ảnh hưởng của nhiều yếu tố với mức độ khác nhau, ta xét ở đây một
số yếu tố chủ yếu sau:
Vật liệu làm tiếp điểm
Từ (2.3) ta thấy hệ số chống dập nát d
d
bé thì Rtx bé. Vì vậy đứng về mặt yêu cầu có
điện trở tiếp xúc bé nên dùng các vật liệu mềm để làm tiếp điểm. Nhưng thực tế cần phải
kết hợp các yếu tố khác(như độ bền cơ) nên vật liệu thường dùng là đồng, đồng thau mạ
thiếc, thép mạ thiếc,
Lực ép lên tiếp điểm
Cũng từ công thức (2.2) và (2.3) lực F càng lớn thì Rtx càng nhỏ (hình 2-2)
Đường 1 biểu diễn điện trở tiếp xúc giảm theo chiều lực tăng, nếu giảm lực nén lên tiếp
điểm điện trở tiếp xúc Rtx thay đổi theo đường 2.
Ta có thể giải thích là vì khi tăng lực nén bề lên mặt tiếp xúc thì không những bề mặt
tiếp xúc bị biến dạng đàn hồi mà còn bị phá hủy cục bộ. Khi ta giảm lực ép thì một số
điểm tiếp xúc vẫn còn giữ nguyên như khi lực ép lớn tác dụng. Tăng lực ép chỉ có tác
dụng giảm Rtx ở giai đoạn đầu điện trở lớn và trung bình. Khi lực ép đủ lớn thì dù có
tăng lực ép lên nữa thì điện trở tiếp xúc vẫn không thay đổi.
20/241
Hình dạng của tiếp điểm
Hình dạng của tiếp điểm cũng ảnh hưởng đến Rtx. Cùng một lực nhưng kiểu tiếp xúc
khác nhau thì Rtx cũng khác nhau. Từ các công thức trên ta thấy Rtx của tiếp xúc mặt
nhỏ nhất vì có hệ số m lớn nhất (tra từ công thức 2.2).
Nhiệt độ của tiếp điểm
Nhiệt độ của tiếp điểm thay đổi sẽ làm Rtx thay đổi theo kết quả thí nghiệm với nhiệt độ
nhỏ hơn 2000C có thể tính Rtx qua công thức:
R
tx(q)
= Rtx (0)(1+
2

3
q) [ ] (2.4)
Trong đó: Rtx(0): điện trở tiếp xúc ở 00C, : hệ số nhiệt điện trở [1/0C].
: Nhiệt độ của tiếp điểm [0C].
Tình trạng bề mặt tiếp xúc
Bề mặt tiếp xúc khi bị bẩn hoặc khi bị oxit hóa có Rtx lớn hơn nhiều Rtx của tiếp điểm
sạch (do có nhiều điểm không được tiếp xúc trực tiếp bằng vật liệu làm tiếp điểm). Khi
bị oxy hóa càng nhiều thì nhiệt độ phát nóng trên bề mặt tiếp xúc càng cao. Tiếp điểm bị
oxy hóa có điện trở tiếp xúc tăng hàng chục lần(vì oxit của phần lớn kim loại dẫn điện
kém hơn nhiều kim loại nguyên chất).
Mật độ dòng điện
Diện tích tiếp xúc được xác định tùy theo mật độ dòng điện cho phép. Theo kinh nghiệm
đối với thanh dẫn bằng đồng cho tiếp xúc nhau khi nguồn ở tần số 50 Hz thì mật độ dòng
điện cho phép là:
Trong đó : I là giá trị dòng hiệu dụng ; S=Sbk diện tích tiếp xúc biểu kiến.
Biểu thức (2.5) trên chỉ đúng khi dòng điện biến thiên trong khoảng từ 200 đến 2000A.
Nếu ngoài trị số đó thì có thể lấy:
I < 200 A lấy Jcp = 0,31 [A/ mm2]
21/241
I > 2000 A lấy Jcp = 0.12 [A/ mm2].
Khi vật dẫn tiếp xúc không phải là đồng thì mật độ dòng cho phép đối với vật liệu ấy có
thể lấy theo công thức sau:
TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN
Vật liệu làm tiếp điểm
Để thỏa mãn tốt các điều kiện làm việc khác nhau của tiếp điểm thiết bị điện thì vật liệu
làm tiếp điểm phải có được những yêu cầu cơ bản sau:
-Có độ dẫn điện cao(giảm Rtx và chính điện trở của tiếp điểm).
-Dẫn nhiệt tốt (giảm phát nóng cục bộ của những điểm tiếp xúc).
-Không bị oxy hóa (giảm Rtx để tăng độ ổn định của tiếp điểm).
-Có độ kết tinh và nóng chảy cao (giảm độ mài mòn về điện và giảm sự nóng chảy hàn

dính tiếp điểm đồng thời tăng tuổi thọ tiếp điểm).
-Có độ bền cơ cao (giảm độ mài mòn cơ khí giữ nguyên dạng bề mặt tiếp xúc và tăng
tuổi thọ của tiếp điểm).
-Có đủ độ dẻo (để giảm điện trở tiếp xúc).
-Dễ gia công khi chế tạo và giá thành rẻ.
Thực tế ít vật liệu nào đáp ứng được đầy đủ các yêu cầu trên. Trong thiết kế sử dụng tùy
từng điều kiện cụ thể mà trọng nhiều đến yêu cầu này hay yêu cầu khác. Những vật liệu
thường dùng gồm:
1. Đồng kĩ thuật điện: đồng nguyên chất thu được bằng điện phân. Nó đáp ứng
hầu hết các yêu cầu trên. Nhược điểm chính của đồng kĩ thuật điện là rất dễ bị
oxit hóa.
2. Đồng cađimi: đồng kĩ thuật điện pha thêm cađimi có tính chất cơ cao chống
mài mòn tốt, khả năng chịu được hồ quang tốt hơn đồng kĩ thuật điện thông
thường.
22/241
3. Bạc: là vật liệu làm tiếp điểm rất tốt do có độ dẫn điện cao và có điện trở tiếp
xúc ổn định. Nhược điểm chủ yếu là chịu hồ quang kém nên sử dụng bị hạn
chế.
4. Đồng thau: hợp kim đồng với kẽm được sử dụng làm tiếp điểm dập hồ quang.
5. Các hợp kim đồng khác: hợp kim đồng với nhôm, đồng với mangan, đồng với
niken, đồng với silic và các hợp kim đồng khác được sử dụng làm tiếp điểm,
đồng thời làm lò xo ép (ví dụ tiếp điểm tĩnh của cầu chì). Những tiếp điểm như
vậy khi bị đốt nóng dễ bị mất tính đàn hồi.
6. Thép có điện trở suất lớn: thép thường bị oxy hóa cao nhưng là vật liệu rẻ nên
vẫn được sử dụng làm tiếp xúc cố định để dẫn dòng điện lớn, trong các thiết bị
thép thường được mạ.
7. Nhôm: có độ dẫn điện cao, rẻ nhưng rất dễ bị oxy hóa làm tăng điện trở suất.
Nhược điểm nữa là hàn nhôm rất phức tạp, độ bền cơ lại kém.
8. Vonfram và hợp kim vonfram: có độ mài mòn về điện tốt và chịu được hồ
quang tốt nhưng có điện trở tiếp xúc rất lớn. Hợp kim vonfram với vàng sử

dụng cho tiếp điểm có dòng nhỏ. Hợp kim với molipđen dùng làm tiếp điểm
cho những thiết bị điện thường xuyên đóng mở, khi dòng điện lớn thì vonfram
và hợp kim vonfram sử dụng để làm tiếp điểm dập hồ quang.
9. Vàng và platin: không bị oxy hóa do đó có điện trở tiếp xúc nhỏ và ổn định,
được sử dụng làm tiếp điểm trong thiết bị̣ điện hạ áp có dòng điện bé và quan
trọng. Vàng nguyên chất và platin nguyên chất có độ bền cơ thấp nên thường
được sử dụng dạng hợp kim với môlipđen hoặc với iriđi để tăng độ bền cơ.
10. Than và graphit: có điện trở tiếp xúc và điện trở suất lớn nhưng chịu được hồ
quang rất tốt.
Thường dùng làm các tiếp điểm mà khi làm việc phải chịu tia lửa điện, đôi khi làm tiếp
điểm dập hồ quamg.
1. Hợp kim gốm: hỗn hợp về mặt cơ học của hai vật liệu không nấu chảy mà thu
được bằng phương pháp thiêu kết hỗn hợp bột hoặc bằng cách tẩm vật liệu này
lên vật liệu kia. Thường vật liệu thứ nhấ́t có tính chất kỹ thuật điện tốt, điện trở
suất và điện trở tiếp xúc nhỏ, ít bị oxy hóa.Vật liệu thứ hai có tính chất cơ cao
và chịu được hồ quang. Như vậy, chất lượng kim loại gốm là do tính chất của
hỗn hợp quyết định. Kim loại gốm sử dụng rộng rãi nhất thường có gốc bạc
như : bạc-niken, bạc- oxit cađimi, bạc- vonfram, bạc-môlipđen. Ngoài ra đôi
khi người ta sử dụng kim loại gốm có gốc đồng như: đồng -vonfram, đồng -
môlipđen, đồng cađimi làm tiếp điểm chính và tiếp điểm dập hồ quang.
Chú ý
+Với tiếp xúc cố định thường dùng vật liệu là đồng, nhôm, thép.
+Với tiếp xúc đóng/mở tùy theo dòng dẫn, nếu :
23/241